陳騁，趙瑩映

（華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

1 引言

伴隨中國通信業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，通信核心機(jī)房需新增大量通信設(shè)備來滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求，機(jī)房面臨著機(jī)房空間及電源緊張、機(jī)房?jī)?nèi)布線距離長(zhǎng)、跳纖難度大等問題。前期簡(jiǎn)單的機(jī)房工藝布局未詳細(xì)規(guī)劃計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)各類設(shè)備的配比，無法對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行有機(jī)組合，已無法適應(yīng)未來超大功耗的設(shè)備安裝需求，當(dāng)前急需一種更符合后期業(yè)務(wù)發(fā)展需求的機(jī)房工藝布局方案。

本文旨在通過分析核心機(jī)房?jī)?nèi)有源設(shè)備、無源設(shè)備以及電源設(shè)備等因素，對(duì)核心機(jī)房傳輸區(qū)域工藝布局提出改進(jìn)方法，從而最大程度地發(fā)揮機(jī)房性能、提高機(jī)房使用效率。

2 工藝布局主要因素分析

核心機(jī)房中傳輸區(qū)域的工藝布局主要考慮因素包括：傳輸設(shè)備布局、電源設(shè)備布局、ODF（optical distribution frame，光纖分配架）布局等[1-7]。

本文試圖分析傳輸設(shè)備數(shù)量、電源柜數(shù)量、設(shè)備側(cè)ODF數(shù)量以及線路側(cè)ODF數(shù)量之間的配比關(guān)系，直至探究得到最佳設(shè)備配比[2]。

為了方便統(tǒng)計(jì)各類不同尺寸的設(shè)備數(shù)量，將占地尺寸為600 mm×600 mm的機(jī)柜等效為一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜”，其余不同尺寸設(shè)備機(jī)柜均等效為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。（例如：2個(gè)600 mm×300 mm機(jī)柜可等效為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，1個(gè)900 mm×600 mm可等效為1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜）。

2.1 傳輸設(shè)備分析

傳輸設(shè)備工藝布局中的主要考慮對(duì)象為傳輸設(shè)備，目前常用傳輸設(shè)備基本參數(shù)見表1。

2.2 電源分析

2.2.1 設(shè)備功耗預(yù)估

傳輸核心匯聚機(jī)房主要安裝的設(shè)備為 OTN（optical transport network，光傳輸網(wǎng)絡(luò)）設(shè)備、PTN（packet transport network，分組傳輸網(wǎng)絡(luò)）設(shè)備以及少量其他設(shè)備。

（1）OTN設(shè)備功耗估算

基于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備配置，一個(gè)裝滿光層子架的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜功耗約為2 kW，一個(gè)裝滿電層子架的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜功耗為10 kW，通常光層設(shè)備與電層設(shè)備數(shù)比例為 2：1，故平均單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜功耗為4.6 kW。

（2）PTN設(shè)備功耗估算

基于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備配置，單個(gè)裝滿PTN設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜功耗約為2.6 kW。

假設(shè)OTN與PTN設(shè)備數(shù)量相等，則單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的平均功耗約為3.75 kW。

考慮后期設(shè)備端口集成度逐漸提高，預(yù)計(jì)提升 20%的設(shè)備功耗，因此預(yù)計(jì)后期單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的功耗約為4.5 kW。

2.2.2 電源柜容量預(yù)估

當(dāng)前主流的3種型號(hào)的電源柜主要有以下3種型號(hào)，其電源容量分別為500 A、400 A和300 A。

基于第2.2.1節(jié)中估算出的設(shè)備功耗，能夠計(jì)算出每種型號(hào)電源柜可承載標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的上限，計(jì)算式如下：

其中，N為單個(gè)電源柜可承載標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜數(shù)的上限，N為正整數(shù)且向下取整，P電為單個(gè)電源柜可用功耗，P設(shè)為單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜所需功耗，S為電源柜電源容量，V為電源柜工作電壓，ρ為電源柜負(fù)載安全系數(shù)。

通常傳輸設(shè)備的工作電源為-48 V，負(fù)載安全系數(shù)為 0.7，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜功耗按第 2.2.1節(jié)估算的4.5 kW計(jì)算。將上述數(shù)值代入式（1）便能夠計(jì)算出3種型號(hào)電源柜的承載能力，見表2。

表1 目前常用傳輸設(shè)備基本參數(shù)

表2 3種型號(hào)電源柜的信息

基于表2可知，理論上，傳輸設(shè)備數(shù)量：電源柜數(shù)量≈1：0.3。

2.3 ODF分析

ODF分為設(shè)備側(cè)ODF和線路側(cè)ODF。

2.3.1 設(shè)備側(cè)ODF

設(shè)備側(cè)ODF主要用于OTN/PTN設(shè)備支路側(cè)板卡的端口成端?？紤]到不同廠商設(shè)備的板卡配置存在差異，本文綜合了目前3個(gè)主流廠商的設(shè)備配置。對(duì)OTN設(shè)備而言，1個(gè)等效標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜配置16塊單端口100GE板卡和16塊8端口10GE板卡，合計(jì)需成端288芯；對(duì)PTN設(shè)備而言，1個(gè)等效標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜配置24塊8端口10GE板卡和8塊24端口GE板卡，合計(jì)需成端768芯。

單架900 mm×300 mm機(jī)柜的設(shè)備側(cè)ODF配置10個(gè)子框，每子框72芯，共計(jì)720芯，等效成1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的設(shè)備側(cè)ODF可成端960芯。

設(shè)備側(cè)ODF數(shù)量估算見表3。

根據(jù)上述條件，能夠計(jì)算出傳輸設(shè)備與設(shè)備側(cè)ODF的數(shù)量比例約為1：0.55。結(jié)合第2.2.2節(jié)的傳輸設(shè)備與電源柜的配比，則能夠計(jì)算出各類設(shè)備的最優(yōu)配比，即傳輸設(shè)備：電源柜：設(shè)備側(cè)ODF≈1：0.3：0.55。

2.3.2 線路側(cè)ODF

大型地市通常具有4個(gè)省內(nèi)干線出口，組網(wǎng)拓?fù)錇槿W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)核心機(jī)房光纜需求大約為：3～4條干線光纜、3～4條本地匯聚層光纜、6～8條城區(qū)匯聚層光纜、4～6條綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)光纜、8條樓間中繼光纜以及零散的接入光纜。

中小型地市通常具有兩個(gè)核心匯聚機(jī)房，為地市省內(nèi)干線出口，其每個(gè)核心機(jī)房光纜需求大約為：3～4條干線光纜、3～4條本地匯聚層光纜、4～6條城區(qū)匯聚層光纜、4條綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)光纜、4～8條樓間中繼光纜以及零散的接入光纜。

考慮后期新增業(yè)務(wù)的收斂以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所需的調(diào)整，核心機(jī)房光纜全部采用144芯光纜敷設(shè)。單架900 mm×300 mm機(jī)柜的線路側(cè)ODF配置10個(gè)子框，每子框72芯，共計(jì)720芯，等效成1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的線路側(cè)ODF可成端960芯光纜。

光纜需求及線路側(cè)ODF數(shù)量見表4。

根據(jù)上述條件，向上取整計(jì)算出大型地市核心機(jī)房需配置5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的線路側(cè)ODF，中小型地市核心機(jī)房初期需配置4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的線路側(cè)ODF。

表3 設(shè)備側(cè)ODF數(shù)量估算

表4 光纜需求及線路側(cè)ODF數(shù)量

2.4 其他影響因素

2.4.1 設(shè)備散熱方式

當(dāng)前傳輸設(shè)備的散熱方式主要分為3種：下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)、中進(jìn)風(fēng)上下出風(fēng)和前進(jìn)風(fēng)后出風(fēng)，如圖1所示[2]。

上述3種方式中，方式1（下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)）最為常見，方式2（中進(jìn)風(fēng)上下出風(fēng)）最罕見，方式3（前進(jìn)風(fēng)后出風(fēng)）主要用于核心層傳輸設(shè)備以及數(shù)據(jù)設(shè)備，每個(gè)核心局房均有少量此類設(shè)備。因此機(jī)房中主要布置冷通道、少數(shù)列間布置熱通道。

2.4.2 設(shè)備列間距

為保證通信機(jī)房的正常搬運(yùn)、日常維護(hù)以及消防等要求，通常機(jī)房中設(shè)備列之間的間隔需大于1 m，設(shè)備頭尾至墻體的距離需大于1 m。

2.4.3 線路側(cè)ODF分散排列

考慮到光纜路由的安全性，需要將不同局向的光纜路由完全分離，從而更好地滿足光纜維護(hù)需求。通常核心機(jī)房至少具有兩個(gè)出局路由，因此將線路側(cè)ODF分散規(guī)劃在機(jī)房?jī)蓚?cè)排列。

3 實(shí)際案例

以下將通過對(duì)某真實(shí)機(jī)房進(jìn)行模擬測(cè)試來比較兩種工藝布局方案的優(yōu)劣。案例中的核心機(jī)房建筑面積為1 518 m2，機(jī)房?jī)?nèi)面積約為1 155 m2，機(jī)房尺寸約為55 m×22 m，其總體布局如圖2所示。其中電源設(shè)備區(qū)域、空調(diào)設(shè)備區(qū)域等已經(jīng)規(guī)劃完成，以下將提出兩種“傳輸設(shè)備區(qū)域”規(guī)劃方案。

3.1 方案1

布局思路：首尾兩列全部放置線路側(cè)ODF，其余每列均放置電源柜、主設(shè)備以及設(shè)備側(cè)ODF。對(duì)每一列而言，列頭尾各放置一個(gè)電源柜，相鄰電源柜放置2架設(shè)備側(cè)ODF，其余部分布置傳輸設(shè)備?？照{(diào)采用地板下送風(fēng)，第一列與最后一列規(guī)劃為熱通道，中間機(jī)列全部規(guī)劃為冷通道。傳輸設(shè)備區(qū)域規(guī)劃如圖3（a）所示。

3.2 方案2

布局思路：第01列、35列為線路側(cè)ODF列，第09列、17列、25列、33列為設(shè)備側(cè)ODF列，其余均為設(shè)備列。設(shè)備列的列頭尾布置電源柜，其余部分布置傳輸設(shè)備?？照{(diào)采用地板下送風(fēng)，頭尾規(guī)劃3列熱通道，中間機(jī)列全部規(guī)劃為冷通道。傳輸設(shè)備區(qū)域布局如圖3（b）所示。

3.3 方案對(duì)比

圖1 常用設(shè)備的3種散熱方式

圖2 案例中核心傳輸機(jī)房總體規(guī)劃

圖3 兩種方案的傳輸設(shè)備區(qū)域規(guī)劃示意

表5 等效標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜數(shù)量對(duì)比

兩種方案的各類設(shè)備等效機(jī)柜數(shù)量見表5。方案1、2的合計(jì)等效標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜數(shù)量基本相等。方案1中，電源柜數(shù)量：傳輸設(shè)備數(shù)量：設(shè)備側(cè)ODF數(shù)量=1：3：1.5；方案2中，電源柜數(shù)量：傳輸設(shè)備數(shù)量：設(shè)備側(cè)ODF數(shù)量=1：4.5：1.75。

就電源方面而言，方案1的電源柜數(shù)量較多且有源設(shè)備總量較小，因此單個(gè)電源柜負(fù)載率為55%，能夠滿足緊急業(yè)務(wù)的臨時(shí)開通需求，也為今后大容量設(shè)備加電作鋪墊；方案2電源柜數(shù)量較少且有源設(shè)備數(shù)量較大，因此其電源柜的負(fù)載率為 82.5%，超過 70%的安全系數(shù)，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。故就電源方面而言，方案1更優(yōu)。

表6 電源參數(shù)對(duì)比

電源參數(shù)對(duì)比見表6。

結(jié)合上述對(duì)等效設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜數(shù)量、空調(diào)系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)的分析后可知，方案1中，傳輸設(shè)備數(shù)量：電源柜數(shù)量：設(shè)備側(cè) ODF數(shù)量=1：0.33：0.5；方案 2中，傳輸設(shè)備數(shù)量：電源柜數(shù)量：設(shè)備側(cè)ODF數(shù)量=1：0.22：0.39。方案1的設(shè)備配比更接近第2節(jié)求得的理論最優(yōu)比例，說明方案1的電源系統(tǒng)能夠充分滿足傳輸設(shè)備加電需求，設(shè)備側(cè)ODF也能基本滿足傳輸設(shè)備板卡成端需求；而方案2中，單個(gè)電源柜承載的傳輸設(shè)備過多，對(duì)電源負(fù)載壓力較大，并且沒有足夠的設(shè)備側(cè)ODF用于設(shè)備板卡成端，存在后期傳輸設(shè)備無法成端的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)管理不方便甚至難以管理的風(fēng)險(xiǎn)。因此，綜合考慮更推薦采用方案1，但若用戶迫切希望在機(jī)房?jī)?nèi)安裝最大數(shù)量的傳輸設(shè)備并且允許電源系統(tǒng)面臨較大的承載壓力以及設(shè)備板卡無需全部成端在設(shè)備側(cè)ODF架上，則也可以采用方案2。

4 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，核心機(jī)房傳輸區(qū)域面臨著承載前所未有的壓力與考驗(yàn)，曾經(jīng)籠統(tǒng)的機(jī)房工藝規(guī)劃方式已無法適應(yīng)今后網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，唯有采用更科學(xué)、更精細(xì)的布局方案才能提高機(jī)房利用率。

本文首先對(duì)機(jī)房工藝布局等主要因素分析，提出了傳輸設(shè)備、電源柜及設(shè)備側(cè)ODF數(shù)量的最優(yōu)配比，隨后結(jié)合實(shí)際案例對(duì)方案進(jìn)行對(duì)比，最終選擇出最佳的機(jī)房工藝布局方案，為運(yùn)營商的核心機(jī)房傳輸區(qū)域建設(shè)提供了參考方案以及規(guī)劃思路。值得一提的是，本文采用當(dāng)前主流的傳輸設(shè)備、電源柜參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，不同用戶可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整本文提及的各類設(shè)備參數(shù)，從而推導(dǎo)出最適合自身情況的設(shè)備配比。

最后，機(jī)房工藝布局規(guī)劃是一項(xiàng)復(fù)雜的、系統(tǒng)性的工作，任何一個(gè)因素出現(xiàn)變化都會(huì)影響整體布局，本文推薦的方案并非適用于全部場(chǎng)景，面對(duì)不同機(jī)房需要具體問題具體分析，唯有結(jié)合機(jī)房實(shí)際情況并反復(fù)推敲細(xì)節(jié)才能制定出優(yōu)質(zhì)的機(jī)房工藝布局方案。

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